专利名称：具有含聚酰亚胺的透镜的光学制品的制作方法
具有含聚酰亚胺的透镜的光学制品
背景技术：
本文公开了包含聚酰亚胺的光学制品。光纤技术传统上用于长距离通信，但随着在互联网中用于大量数据传递用途的增力口，现有光学互联网中的大部分带宽用于该数据通信且速率较高。光纤越来越多的用于连接计算机网络以满足巨大的数据需求和更高的数据传输速度，即使在较短的距离也是如此。光学连接器或收发机为光纤网路的组件，其用于连接服务器，其中收发机用于将光转化为电信号和将电信号转化回为光信号。这些设备中的光学器件，称为光学子部件(OSA)，目前由聚醚酰亚胺制成，其作为透镜和光学壳体组件。这些收发机为可插接的独立的组件。越来越多地需要从可插接的收发机转移至板上的(on board)收发机系统且使用底板上的光学波导或光管将板和印刷线路板上的波导(作为母线)以增加数据传送速率。这些应用需要高玻璃转化温度聚合物。这些设备需要注塑的聚合物显微透镜和波导，因为该制造过程非常适用于以高体积和低成本制备。需要透镜在超过240° C的温度保持其形状，因为激光传送器/收发机模块在通过回流焊接方法或焊浴，尤其是无铅焊接方法置于印刷线路板上的过程中暴露于高温。由于这个原因，仅可使用具有高玻璃转化温度的聚合物。此外，因为这些透镜或波导起着激光二极管、光电检测器和光纤之间的光程的作用，这些聚合物必须是澄清、透明的且具有高传输速率，特别是在600纳米至1600纳米(nm)的范围，该范围为光学通信中使用的典型的通信波长且在暴露于潮湿后能保持光学特征且为尺寸稳定的。因此仍然需要以下光学制品，该制品包括在600nm至1600nm范围具有高透光率的聚合物，即使暴露于湿度后也具有尺寸稳定性，且能够经受无铅焊接过程。
发明内容
本文公开了包括透镜的制品，该透镜的宽度为0.1毫米至100毫米，长度为0.5毫米至500毫米，且厚度为0.2毫米至5毫米；且该透镜透过波长为600纳米至1600纳米的光，其中该透镜包括聚合物，且该聚合物包括:聚酰亚胺，该聚酰亚胺包含源自以下物质的结构单元(A) 二酐/ 二胺对，其中该对包括(i)氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜，或(ii)选自以下的二酐:氧连二邻苯二甲酸酐、3，3’-双酚六二酐、4，4’_双酚八二
酐，和上述二酐的组合，和选自以下的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺，和上述二胺的组合，(B)氯-取代的邻苯二甲酸酐，选自以下的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺及其组合，和二羟基苯酚盐；或(C)) (A)和(B)的组合；且
其中该透镜在壁厚度为0.2毫米至5.0毫米时为透明的和尺寸稳定的且在(a)暴露于60° C/60%相对湿度的预处理达120小时且(b)然后进行峰值温度为260° C的无铅焊接试验达30秒后保持透明的和尺寸稳定的。发明详述本文公开了包括透镜的制品。该透镜具有的宽度为0.1毫米至100毫米，长度为0.5毫米至500毫米，且厚度为0.2毫米至5毫米；且透过波长为600纳米至1600纳米的光。在该范围内该透镜可具体透过波长为1310纳米的光。在该范围内该透镜还可具体透过波长为1550纳米的光。在该范围内该透镜还可具体透过波长为850纳米的光。除非在操作实施例中或另有所述，说明书和权利要求中使用的所有涉及成分、反应条件等的量的数字或表示应理解为在所有情况下通过术语“约”修饰。多种数值范围公开于该专利申请。因为这些范围为连续的，它们包括最小值和最大值之间的每个值。除非明确地另有所述，本申请中指示的多个数值范围为近似值。本文使用的术语“第一”、“第二”等，“初级”、“次级”等，不用来表示任何顺序、量或重要性，而是用来将一种元素与另一种元素区分。术语“一个”和“一种”不用来表示量的限定，而是表示至少一种所述项目的存在。“任选”或“任选地”是指随后描述的事件或境况可发生或可能不发生，且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。涉及相同成分或性质的所有范围的端点包括该端点且独立地可组合。在整个说明书中，“一个实施方案”、“另一实施方案”、“一种实施方案”、“一些实施方案”等等，是指有关该实施方案描述的具体元素(例如，特征，结构，性质，和/或特征)包括在在本文所述的至少一个实施方案中，且可以或可以不存在于其它实施方案中。此外，应理解所述元素可以任何合适的方式在不同实施方案中组合。化合物使用标准命名法描述。例如，未被任何指示的基团取代的任何位置应理解为其效价被指示的键或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的横线用于指示取代基的连接点。例如，-CHO通过羰基的碳连接。术语〃烷基〃预期具有指定数量碳原子的包括C1,支链和直链的饱和脂族烃基。烧基的实例包括，但不限于，甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，正戍基，仲戊基，正和仲己基，正和仲庚基，以及正和仲辛基。术语"芳基"是指包含指定数量的碳原子的芳族部分，如，但不限于苯基，环庚三烯酮，茚满基或萘基。术语“透明”是指本发明的制品在3.2mm厚度在波长为600至1600nm时具有的透光率为至少30%，其中“厚度”是指制品如透镜的厚度。术语“尺寸稳定的”是指本发明的制品显示不具有任何裂缝(爆裂效果)的表面状况，通过 J-STD-020-C(2004)定义。该透镜在壁厚度为0.2毫米至5毫米时为透明的和尺寸稳定的且在(a)暴露于60° C/60%相对湿度的预处理达120小时且(b)然后进行峰值温度为260° C的无铅焊接试验达30秒后保持透明的和尺寸稳定的。该透镜包括聚合物，该聚合物包括下定义的聚酰亚胺。该透镜可由聚酰亚胺或如下所述的组合聚酰亚胺组成。该透镜在壁厚度为0.2毫米至5.0毫米时在(a)暴露于85° C/85%相对湿度的预处理达120小时和(b)在260° C进行无铅焊接试验达30秒后可为透明的和尺寸稳定的。该透镜在厚度为2毫米时可具有大于或等于40%的透明度。
该聚酰亚胺包括源自以下物质的结构单元:(A) 二酐/ 二胺对，包括(i)氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜或(ii)选自下组的二酐:氧连二邻苯二甲酸酐、3，3’-双酚A二酐、4，4’-双酚A 二酐，和上述二酐的组合，和选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺，和上述二胺的组合；(B)氯-取代的邻苯二甲酸酐，选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺及其组合，和二羟基苯酚盐；或(C)(A)和⑶的组合。该聚酰亚胺可由源自以下物质的结构单元组成:(A) 二酐/ 二胺对，包括(i)氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜或(ii)选自下组的二酐:氧连二邻苯二甲酸酐、3，3’-双酚A二酐、4，4’-双酚A二酐，和上述二酐的组合，和选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺，和上述二胺的组合；(B)氯-取代的邻苯二甲酸酐，选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺及其组合，和二羟基苯酚盐；或(C) (A)和⑶的组合。源自氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜的结构单元具有下式
权利要求
1.包括透镜的制品，该透镜的宽度为0.1毫米至100毫米，长度为0.5毫米至500毫米，且厚度为0.2毫米至5毫米；且该透镜透过波长范围为600纳米至1600纳米的光，其中该透镜包括聚合物，且该聚合物包括: 聚酰亚胺，该聚酰亚胺包含源自以下物质的结构单元 (A)二酐/ 二胺对，其中该对包括 (i)氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜，或 ( )选自下组的二酐:氧连二邻苯二甲酸酐、3，3’_双酚A 二酐、4，4’_双酚A 二酐，和上述二酐的组合，和选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺，和上述二胺的组合， (B)氯-取代的邻苯二甲酸酐，选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺及其组合，和二羟基苯酚盐，或 (C)选自㈧和⑶组成的组的组合；和 其中该透镜在壁厚度为至少0.2毫米至5.0毫米时为透明的和尺寸稳定的，且在(a)暴露于60° C/60%相对湿度的预处理达120小时且(b)然后进行峰值温度为260° C的无铅焊接试验达30秒后保持透明的和尺寸稳定的。
2.权利要求1所述的制品，其中该聚酰亚胺包括源自以下物质的结构单元:氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜。
3.权利要求1所述的制 品，其中该聚酰亚胺包括源自以下物质的结构单元:3，3’-双酚A 二酐和二氨基二苯基砜。
4.权利要求1所述的制品，其中该聚酰亚胺包括源自以下物质的结构单元:氧连二邻苯二甲酸酐和4，4’ -氧连二苯胺。
5.权利要求1至4任一项所述的制品，其中该聚酰亚胺为第一聚酰亚胺聚合物且该透镜进一步包括第二聚酰亚胺聚合物，从而形成聚合物共混物，且该聚合物共混物为非分层的聚合物可混合的聚合物共混物。
6.权利要求5所述的制品，其中第一聚酰亚胺聚合物包括源自以下物质的结构单元:氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜；且第二聚酰亚胺聚合物包括源自二酐/ 二胺对的结构单元，所述二酐/ 二胺对选自:(i) 3，3’ -双酚二酐和二氨基二苯基砜，(ii) 4，4’ -双酚A 二酐和间苯二胺，(iii)4，4’-双酚A 二酐和对苯二胺，(iv)4，4’ -双酚二酐和二氨基二苯基砜，和(V)上述二酐/ 二胺对的组合。
7.权利要求5所述的制品，其中第一聚酰亚胺聚合物包括源自以下物质的结构单元:3，3’ -双酚二酐和二氨基二苯基砜；且第二聚酰亚胺聚合物包括源自二酐/ 二胺对的结构单元，所述二酐/ 二胺对选自:(i) 4，4’ -双酚A 二酐和间苯二胺，(ii) 4，4’ -双酚A 二酐和对苯二胺，(iii) 4，4’ -双酚二酐和二氨基二苯基砜，和(iv)上述二酐/ 二胺对的组合。
8.权利要求5所述的制品，其中 第一聚酰亚胺的存在量为50至99重量％ ； 第二聚酰亚胺的存在量为I至50重量％ ;和 该热塑性组合物进一步包含O至70重量％的选自下组的组分:填料，增强剂，添加剂，及其组合； 其中第一聚酰亚胺，第二聚酰亚胺，和所述组分存在的总重量百分比为100。
9.上述权利要求任一项所述的制品，其中该组合进一步包含至少一种不为聚酰亚胺的聚合物。
10.权利要求9所述的制品，其中该至少一种聚合物选自聚酯，聚酯碳酸酯，聚砜，聚醚砜，聚苯并咪唑，聚酮，和上述聚合物的组合。
11.上述权利要求任一项所述的制品，其中该透镜在厚度为2毫米时具有的透明度大于或等于60%。
12.上述权利要求任一项所述的制品，其中该透镜透过波长为1310纳米的光。
13.上述权利要求任一项所述的制品，其中该透镜透过波长为1550纳米的光。
14.上述权利要求任一项所述的制品，其中该透镜透过波长为850纳米的光。
15.上述权利要求任一项所述的制品，其中该聚合物在30°C至200°C具有的热膨胀系数小于或等于100ppm/° C，其通过热机械分析使用5° C/分钟升温速率测量。
16.权利要求5至8任一项所述的制品，其中该聚合物共混物具有的连续使用温度大于或等于150° C。
17.上述权利要求任一项所述的透镜，其中该透镜在壁厚度为0.2毫米至5.0毫米时在(a)暴露于85° C/85%相对湿度的预处理达120小时和(b)在260° C进行无铅焊接试验达30秒后也为透明的和尺寸稳定的。
16.上述权利要求任一项所述的制品，其中该制品为光学收发机的组件。
17.上述权利要求任一项所述的制品，其中该透镜进一步包含少于20重量％的聚酮，基于组合物的总重量。
18.包括凹透镜的制品,其中该透镜具有的宽度为0.1毫米至100毫米,长度为0.5毫米至500毫米，且厚度为0.2毫米至5毫米； 其中该透镜透过波长为850纳米至1550纳米的光，其中该透镜包括聚合物，且该聚合物包括聚酰亚胺，该聚酰亚胺包含源自以下物质的结构单元 (A)二酐/ 二胺对，其中该对包括 (i)氧连二邻苯二甲酸酐和二氨基二苯基砜，或 (ii)选自下组的二酐:氧连二邻苯二甲酸酐、3，3’_双酚A二酐、4，4’_双酚A 二酐，和上述二酐的组合，和选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺，和上述二胺的组合， (B)氯-取代的邻苯二甲酸酐，选自下组的二胺:间苯二胺、对苯二胺、二氨基二苯基砜、氧连二苯胺及其组合，和二羟基苯酚盐，或 (C))选自(A)和(B)组成的组的组合；和 其中该透镜在壁厚度为至少0.2毫米至5.0毫米时为透明的和尺寸稳定的且在(a)暴露于60° C/60%相对湿度的预处理达120小时且(b)然后进行峰值温度为260° C的无铅焊接试验达30秒后保持透明的和尺寸稳定的.
19.权利要求19所述的制品，其中该制品为光学收发机的组件。
全文摘要
本文公开了包括透镜的制品，该透镜的宽度为0.1毫米至100毫米，长度为0.5毫米至500毫米，且厚度为0.2毫米至5毫米；且该透镜透过波长为600纳米至1600纳米的光，其中该透镜包括聚合物，且该聚合物包括聚酰亚胺，该聚酰亚胺包含源自化合物的具体组合的结构单元，其中该透镜在壁厚度为0.2毫米至5.0毫米时为透明的和尺寸稳定的且在(a)暴露于60°C/60%相对湿度的预处理达120小时且(b)然后进行峰值温度为260°C的无铅焊接试验达30秒后保持透明的和尺寸稳定的。
文档编号G02B1/04GK103221845SQ201180055552
公开日2013年7月24日 申请日期2011年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者G.哈拉鲁尔, K.谢思 申请人:沙伯基础创新塑料知识产权有限公司